原子物理学第四章碱金属原子剖析.ppt

考虑相对论效应后，再乘以因子 做修正 是一个变量，用平均值代替： 其中： 代入整理得： 原子的总能量： 时， 当 三、碱金属原子能级的分裂 ，能级分裂为双层 时， 当 双层能级的间隔： 讨论： 1．能级由 三个量子数决定， 当 时， ，能级不分裂； 当 时， ， 能级分裂为双层。 2．能级分裂的间隔由 决定 当 一定时， 大， 小，即 当 一定时， 大， 小，即 3．双层能级中， 值较大的能级较高。 如 5．单电子辐射跃迁的选择定则 4．碱金属原子态符号： 四、对碱金属光谱精细结构的解释 1．主线系： 2．第二辅线系： 3．第一辅线系： ? 4．基线系： 三. 四个量子数 （表征电子的运动状态） 1.主量子数 n ( 1 , 2 , 3, ……) 2. 副量子数 l ( 0，1，2，……. , n -1 ) 3. 磁量子数 ml ( 0，±1， ± 2，……. , ± l ) 4.自旋磁量子数 ms ( 1/2 , -1/2 ) 大体上决定了电子能量 决定电子的轨道角动量大小，对能量也有稍许影响。 决定电子轨道角动量空间取向 决定电子自旋角动量空间取向 z 5 ` tr457 * 变换回以核为静止的坐标系，并考虑两坐标系变换的相对论（时间差）效应后，再乘以因子 得： 详见：史斌星《量子物理》附录 ☆ 的处理： 量子力学方法：按几率分布所得的平均值 代替。 对碱金属原子， ☆ 的处理： 代入整理得： 原子的总能量 （不包括相对论修正）： ：能级的精细结构 能量E由 三个量子数决定。 对一给定 能级，即给定 但 仍与 有关。 3、碱金属原子能级的分裂 当 时， 能级不分裂 当 时， 能级分裂为双层,间隔: 讨论： 1．能级由 三个量子数决定， 当 时， ，能级不分裂； 当 时， ， 能级分裂为双层。 2．能级分裂的间隔由 决定 当 一定时， 大， 小，即 当 一定时， 大， 小，即 4、碱金属原子态符号表示 碱金属原子的状态，可由描述价电子状态的量子数描述。 电子态描述符号： 如 2p电子，3S电子等，小写符号 电子组态：原子核外电子的排布，如： Na Z=11 基态电子组态: 激发态电子组态: 碱金属原子态符号： 价电子的主量子数 价电子的轨道角动量，用大写e 表示 电子的总角动量。 自旋多重度，表示原子态的多重数。对碱原子 S 态虽然是单层（重）能级，仍表示为： 例： 表示： 的原子态，多重度：2 表示： 的原子态，多重度：2 表示： 的原子态，多重度：2 Li原子能级图（考虑精细结构） 4.5 单电子跃迁的选择定则 1. 引入: 能级分裂后,能级间如何跃迁? 2.本节中心:选择定则 选择定则:对单电子跃迁成立→ 主量子数n的改变不受限制,跃迁有选择性, 此选择性既是由光谱线实验测量规律总结,在量子力学中也有理论推导. 下面分线系说明 主线系: n n m 第二辅线系: n m m 第一辅线系: n m m n 柏格曼线系: n m m n 除四线系外,其它高能级到低能级间符合选择定则的也有跃迁,但几率小. 例如对于钠： 3S(n=3,l=0) 3P(n=3,l=1) ms +1/2 -1/2 Na双线 碱金属的双线实验也是促使乌仑贝克和古 兹米特提出电子自旋假设的根据之一。 3P3/2 3P1/2 （l